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    2. 系统硬件电路的设计
    基于单片机的音乐彩灯控制器设计主要由AT89S51单片机、电源电路、时钟振荡电路、复位电路、按键控制电路、音乐电路、LED彩灯电路等硬件电路部分以及相应的软件部分构成。在电源正常供电下,首先由单片机产生12MHz晶振,在单片机片内有一个高增益的反相放大器,反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,由该放大器构成的时钟振荡电路构成了单片机的时钟方式。根据编程信息,由单片机驱动后把结果输出到LED彩灯、蜂鸣器上。编程可以实现歌曲音符的音调和节拍的确定和分配。在程序运行时,运用查表的方法确定所要演奏的音符的具体信息,同时通过程序分析确定亮灯的个数,实现本设计要求-蜂鸣器演奏音乐,彩灯随着音乐的节奏有规律的闪烁。系统硬件框图如图1所示:
     
    图1 系统硬件框图
    系统原理图如图2所示:
    图2 系统原理图
    单片机的控制引脚
     : (External Access Enable)为该引脚的第一功能:外部程序存储器访问允许控制端。
    当引脚 接高电平时,在PC值不超出0FFFH(即不超出片内4  Flash存储器的地址范围)时,单片机读片内程序存储器(4 )中的程序,而PC值超出0FFFH(即超出片内4  Flash存储器的地址范围)时,将自动转向读取片外60 (地址范围是1000H-FFFFH)程序存储器空间中的程序。
    当引脚 接低电平时读取片外程序存储器中的内容,读取范围0000H-
    FFFFH,这时片内程序存储器没有作用。
    在本设计中,采用 引脚接高电平,即先使用内部程序存储器。只有当空间不够时才转向外部的程序存储器[3]。
    2.1 时钟振荡电路
    单片机各功能部件的运行都以时钟控制信号为基准,一拍一拍地工作,因此时钟频率直接影响单片机的速度,常用的时钟电路方式有两种,一种为内部时钟方式,另一种为外部时钟方式。本设计选用内部时钟方式。
    (1)在单片机片内有一个高增益的反相放大器,反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2。使用内部时钟方式,此放大器构成了单片机的时钟振荡电路。
    (2)在内部时钟方式电路中,要在XTAL1和XTAL2两个引脚之间连接石英晶体振荡器和微调电容以构成时钟振荡电路,C1和C2的取值选用经典值的 左右,晶振频率取为取值12MHz[3]。
    2.2 复位电路
    在系统上电的瞬间,RST与电源电压同电位,随着电容的电压逐渐上升,RST电位下降,于是在RST形成一个正脉冲。只要该脉冲足够宽就可以实现复位,即 。一般取 , 。电阻选择阻值为 的电阻。电容选择 的极性电容[3]。

    2.3 音乐演奏电路
    2.3.1 蜂鸣器的选择
    蜂鸣器有以下几种类型:
    (1)压电式蜂鸣器:压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。
    多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
    压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极,经极化和老化处理后,再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
    (2)电磁式蜂鸣器:电磁式蜂鸣器由电磁线圈、振动膜片、振荡器、磁铁及外壳等组成。电源连接后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性的振动从而发出声音[4]。
    (3)带有信号源的称为有源蜂鸣器,只要在其供电端加上所需直流电压,其内振荡器便可产生固定频率的信号驱动蜂鸣器发声。
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